碳量子点(CQDs)作为一种新型的荧光碳纳米颗粒，具有优异的光电学性质、低的毒性、良好的生物相容性和廉价的制备成本等特点。所以在光学成像、光电子器件、金属阳离子和阴离子的生化分析检测和光催化等领域都体现出重要的应用价值。与传统半导体量子点相比，碳量子点具有良好的光稳定性且不含任何重金属元素，对细胞毒性小，因此有望作为荧光探针在生物体内得到应用。但目前，碳量子点荧光量子产率普遍不高，这大大限制了其在生物成像等领域中的应用。因此，寻找一种新的合成方法来获得高效率的荧光碳量子点就显得尤为迫切。本文主要从碳量子点的制备和应用两个方面出发，首先通过对碳量子进行氮掺杂，获得了荧光量子产率较高的氮掺杂碳量子点(N-CQDs)，并研究了其相关性质;其次将氮掺杂碳量子点应用于细胞成像，获得了良好的多波长激发和双光子成像效果;最后研究了氮掺杂碳量子点与氨基酸、寡肽(RGD)和蛋白（牛血清白蛋白）之间的亲和力，为碳量子点特异性标记细胞做了初步探索。具体研究内容如下:　　(1)以葡萄糖和甘氨酸为原料，用水热法在较低温度下一步合成了氮掺杂的荧光碳量子点，并测量了不同原料配比条件下碳量子点的荧光量子产率。利用透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、拉曼光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、Zeta电位和动态光散射技术、荧光分光光度计、紫外-可见光分光光度计、瞬态荧光光谱仪等手段表征了氮掺杂碳量子点的形貌、结构、组成和光学性质。结果表明，对碳量子进行氮掺杂能有效提高其荧光量子产率，当葡萄糖和甘氨酸的质量比为2∶1时，能获得最高为6.57％的荧光量子产率。所制得的氮掺杂碳量子点还具有水溶性好、粒度均匀、表面富含大量功能性基团、优异的光致发光性质等诸多优点。　　(2)将制备的氮掺杂碳量子点应用于细胞成像。首先利用MTT法测定了氮掺杂碳量子点的细胞毒性，结果表明氮掺杂碳量子点具有很低的细胞毒性。其次，将氮掺杂碳量子点标记不同的细胞，在不同激发波长下获得了优异的多波长成像效果。同时氮掺杂碳量子点还具有良好的双光子成像能力，使得其在生物组织中深层物质的层析成像领域具有潜在的应用价值。　　(3)用微量热泳动技术(MST)研究了氮掺杂碳量子点跟不同氨基酸、寡肽(RGD)及牛血清蛋白之间的亲和力大小。结果表明，氮掺杂碳量子点跟酸性氨基酸之间的亲和力要比跟碱性氨基酸之间的亲和力大，而跟中性氨基酸甘氨酸之间则没有亲和力。氮掺杂碳量子点的这种特性可能跟表面所带的官能团有关。根据红外光谱可知，氮掺杂碳量子点表面带有大量的氨基和羟基等碱性位点，以及少量的羧基等酸性位点。而不同氨基酸由于构象不同，导致其与氮掺杂碳量子点的亲和力不同。此外，氮掺杂碳量子点跟RGD和牛血清蛋白都表现出一定的亲和力，为氮掺杂碳量子点特异性标记细胞奠定了基础。